本文選題：柔索 + 并聯機器人　； 參考：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著工業技術的發展,傳統并聯機器人已經不能滿足生產需要,因此,科學家提出了用柔索代替桿的并聯機器人,即柔索驅動并聯機器人,柔索驅動并聯機器人具有重量輕、工作空間大、柔性好等優點,因此得到了廣泛應用。本文研究圍繞著“FAST工程空間六索驅動饋源艙位姿控制系統模型開發”項目,以柔索驅動并聯機器人為背景,以500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)為研究對象,結合MATLAB、ADAMS等軟件,求解柔索索力,分析柔索自身重力對柔索形狀的影響,建立柔索驅動并聯機器人的動力學模型,并進行了五索工況下的仿真分析。旨在將六索驅動并聯機器人模型進一步精確化,本文主要進行了以下幾個方面的研究工作:(1)總結柔索驅動并聯機器人的發展歷程以及國內外研究現狀,闡述FAST的主要結構、懸索理論、饋源艙的靜力學平衡方程,為后期索力求解、仿真分析奠定理論基礎。(2)研究和分析了柔索的直線模型和懸鏈線模型,基于ANSYS的LINK180單元建立柔索的有限元模型,并對柔索進行了靜力學分析,得到柔索自身重力對不同類型柔索變形的影響程度。(3)基于柔索的懸鏈線理論、饋源艙的靜平衡方程,編寫了索力求解程序,并利用MATLAB軟件對索力初始值、最終值,以及不同位姿下的錨固點坐標進行求解。(4)深入研究柔索懸鏈線數學模型的建立方法,利用六索驅動并聯機器人索力求解程序求解出索力的水平分力,并將其代入柔索的懸鏈線方程中,從而得到所求位姿下各個柔索的懸鏈線模型,為后續六索驅動并聯機器人的建模奠定基礎。(5)將柔索的懸鏈線模型和直線模型做對比,得到在所求位姿下柔索自身重力對其變形的影響程度,確定對于本文研究的六索驅動并聯機器人,柔索的懸鏈線模型比直線模型更精確。(6)利用ADAMS軟件中的柔索Bushing建模方法,建立了柔索的參數化模型,并以此為基礎建立不同位姿下的六索驅動并聯機器人模型,通過將仿真分析結果與MATLAB中的計算結果做對比,驗證模型建立的準確性。(7)總結了六索驅動并聯機器人的幾種典型位姿,分別建立三種典型位姿下的動力學模型,并針對動力學模型分別進行了五索工況的仿真分析,仿真結果表明位姿WP1下的五索工況不具有危險性,而位姿WP1和WP2下的五索工況索力不滿足技術要求,存在安全隱患。
[Abstract]:With the development of industrial technology, the traditional parallel robot can no longer meet the needs of production. Therefore, scientists have put forward a new kind of parallel robot with flexible cable instead of rod, that is, flexible cable driven parallel robot, which has light weight. Large workspace, good flexibility and other advantages, so it has been widely used. This paper focuses on the project of "Model Development of position and attitude Control system for Space six Cable Drive Feed Hatch in FAST Engineering", taking flexible cable driven parallel robot as background, taking 500m spherical radio telescope (FAST) as the object of study, and combining with MATLAB ADAMS and other software. The force of flexible cable is solved, the influence of cable's own gravity on the shape of flexible cable is analyzed, the dynamic model of flexible cable driven parallel robot is established, and the simulation analysis is carried out under the condition of five cables. In order to make the model of six-cable driven parallel robot more accurate, this paper mainly does the following research work: 1) summarizing the development of flexible cable driven parallel robot and the current research situation at home and abroad, and expounding the main structure of FAST. The theory of suspension cable, the static equilibrium equation of feed cabin, which provides the theoretical basis for the solution of the cable in the later stage and the simulation analysis. (2) the linear model and catenary model of the flexible cable are studied and analyzed. The finite element model of the cable is established based on the LINK180 element of ANSYS, and the finite element model of the cable is established based on the LINK180 element of ANSYS. Based on catenary theory of flexible cable and static equilibrium equation of feed cabin, the program of cable solution is compiled, and the influence degree of cable's own gravity on deformation of different types of cable is obtained by static analysis of flexible cable, which is based on catenary theory of flexible cable and static equilibrium equation of feed cabin. Using MATLAB software to solve the initial and final values of cable force and the coordinate of anchoring point under different position and pose, the mathematical model of catenary line of flexible cable is deeply studied. The six-cable driven parallel robot cable is used to solve the horizontal component force of cable force, and it is substituted into catenary equation of cable, and the catenary model of each cable under the position is obtained. It lays a foundation for the modeling of the six-cable driven parallel robot. (5) the catenary model of the cable is compared with the linear model, and the degree of influence of the cable's own gravity on its deformation is obtained under the desired position. For the six-cable driven parallel robot studied in this paper, the catenary model of the flexible cable is more accurate than the linear model. (6) the parametric model of the flexible cable is established by using the Bushing modeling method of the flexible cable in ADAMS software. On the basis of this, a parallel robot model with six cables driven under different positions and postures is established, and the simulation results are compared with the results of the calculation in MATLAB. To verify the accuracy of the model, this paper summarizes several typical posture of the six-cable driven parallel robot, establishes dynamic models under three typical positions, and carries out simulation analysis of the dynamic model under five cable working conditions. The simulation results show that the five-cable working condition under position and attitude WP1 is not dangerous, while the five-cable force under position and attitude WP1 and WP2 does not meet the technical requirements, so there is a hidden danger of safety.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1972043